14 de septiembre de 2011BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA

Combustibles fósiles formados a partir del depósito de materia orgánica proveniente de organismos fósiles. Es la unión de carbono e hidrógeno. Petróleo: restos de microorganismos depositados en el fondo del mar. Carbón: generado por la acumulación de materia vegetal por millones de años. Gas natural: principalmente metano; formado por el depósito de microorganismos y poco explotado.

Se requieren fuentes alternas de combustible por la escasez de combustibles fósiles y porque contaminan.Procesos de formación de petróleo: roca, materia orgánica en descomposición, lodo.Su utilidad se descubrió a principios del siglo XIX.

PorcentajesPetróleo 35.03%Carbón 24.59%Gas 20.44%Biomasa 8.48%Hidroeléctrica 1.73%Nuclear 6.33%Nuevas renovables 3.40%

Torre de destilación del petróleo y familia del petróleo.Aceites, gasolina, esencias, gasóleo, keroseno, diesel.

Impacto ambiental Carbón: emisión a la atmósfera de óxidos de azufre y nitrógeno y de CO2, provocan efecto invernadero y lluvia ácida. Petróleo: derrames, lluvia ácida y efecto invernadero. Gas. Efecto invernadero y lluvia ácida, pero en menor medida.

BIOCOMBUSTIBLESProducción de combustible a partir de biomasa (biogás, biodiesel, alcohol) a partir de biomasa de aceite vegetal, grasa animal, que puede sustituir combustibles fósiles. La producción de etanol necesita del uso de azúcares fermentables y enzimas.

2 características de generaciones de biocombustibles:Materia prima y Tecnología de proceso adoptada

Ventajas de biocombustibles Menor impacto ambiental, fuente de energía renovable (mayor disposición), desarrollo agrícola Bioetanol (mejor combustión de motor y mayor lubricación) Biodiesel (punto de inflamación superior y mayor octanaje a menor costo)

Demanda de biocombustibles a nivel mundialBrasil es actualmente pionero en la producción de etanol en América del Sur

Biodiesel blending exist within country: Brasil, EUA, Europa, CanadáTrials, plots or studies underway: India, ChinaNo blends or data not available: México

Uso actual biodiesel

EtOH blendingProgram being developed (México)No blends

Biomass energy sourcesEnergy crops, byproducts and residues, organic wasteHarvesting/Collecting/ProvisionPretreatament Transport StorageTermochemical conversion Physical Chemical Biochemical conversion-Carbonización -Gasificación -Pirólisis

PRIMERA GENERACIÓNUtilizando tecnología estándar y granos originalmente destinados al consumo humano: maíz, caña, soyaSe producen principalmente biodiesel, bioetanol y biogás mediante Transesterificación, fermentaciónAceite de girasol, remolacha, caña, papa, maíz. Con lignocelulosa es más complicado porque la lignina es de difícil degradación.

Producción Fermentación de azúcares y carbohidratos

o Etanol, metanol y n-butanol Transesterificación de aceites vegetales

o Biodiesel, gasoil. El glicerol es un producto secundario del proceso, pero su producción excesiva está causando problemas porque no hay salida al mercado.

Digestión anaerobia de desperdicios orgánicoso Biogás (mezcla de metano y anhídrido carbónico)

SEGUNDA GENERACIÓNProducción mediante el uso de oleaginosas, grasa animales y aceites usados.Semilla de colza, soya, jatropha, girasol y cártamoBiodiesel, bioetanol y biogásPaja de agriculturaTERCERA GENERACIÓNUtilización de métodos similares a los anteriores.Uso de materia prima modificada (OGM) para tener cultivos bioenergéticos de mejor rendimiento.Permite eficientemente la bioconversión de biomasa a energéticos.Árboles con bajo contenido en lignina (que cubre celulosa y hemicelulosa). Evita tratamiento severo.Algas: INECOL Se producen en grandes cantidades

Cosecha → Compactación, transporte, almacenamiento → Pretratamiento → Detoxificación y neutralización → Separación sólido/líquido → 2 rutas1. Producción de enzimas en biorreactores → Hidrólisis enzimática de celulosa → Fermentación de celulosa → Producto → Etanol y residuos2. Fermentación de azúcares y hemicelulosa → Producto → Etanol y residuos

Granos como maíz, trigo, cebada, sorgo: Almidones → HidrólisisRemolacha, caña de azúcar, sorgo: →Azúcares → Fermentación/Destilación →Etanol hidratado → Deshidratación → Etanol

Grano, Etanol, DDGParte de la salida se retorna para incrementar el rendimiento

Producción de biodieselAceites vegetales convencionales

· Aceite de girasol· Aceite de colza (canola)· Aceite de coco· Aceite de soya· Aceite de palma

Aceites vegetales alternativos· Aceite de Brassica carinata· Aceite de Cynara curdunculus· Aceite de Camelina sativa· Aceite de Crambe abyssinica· Aceite de Pogianus· Aceite de Jatropha curcas

Aceites de semillas modificadas genéticamente (aceite de girasol de alto oleico)

Grasas animales (vaca, búfalo, pollo, pescado)· Aceites de microalgas· Aceites de producciones microbianasAceites de fritura usados

Tratamiento clarificación filtrado → Evaporación → Cristalización → Centrifugación → Secado Fermentación → Destilación → Rectificación → Deshidratación

20 de septiembre de 2011BIOCOMBUSTIBLES

Existen discrepancias sobre cómo clasificar la tercera y cuarta generación.

TERCERA GENERACIÓN Vegetales no alimenticios. Alta densidad energética. Pastos perennes, árboles y plantas de crecimiento rápido, algas verdes y azules. Proceso en fase de desarrollo hasta hace algunos años. Ventajas. Secuestro de CO2 (insumos y balances positivos en emisión de gases tipo invernadero). Desventaja. Uso de tierras de cultivo para alimento.

CUARTA GENERACIÓNBacterias modificadas utilizan CO2 para obtener biocombustibles.El proceso es llevado completamente por el microorganismo.El uso de ingeniería genética ha permitido el diseño de un solo microorganismo que realice todas las funciones necesarias por sí mismo.

2006Biomasa: materia orgánica orgánica originada de forma inmediata de un proceso industrial.Biomasa natural: producida en los ecosistemas naturales.Biomasa resiudal: residuos procesos productivos en sectores agrícola, forestal e industrial.

Composición del material lignocelulósicoPolisacáridos

Carbohidratos de alto peso molecular Celulosa: polímero lineal de β-D-glucosa con enlaces β(1→4) Hemicelulosa: formada por anhicroazúcares (pentosas y hexosas) cuya función es la unión entre lignina y celulosa.

o Xilanoso Glucomananos

Lignina: polímero amorfo formado por la polimerizaión deshidrogenativo de unidades de fenilpropano. Se hidroliza a 600°C y es degradada por algunos hongos de pudrición blanca.

Desechos lignocelulosicos Delignificación: químicos industriales. Pirólisis: furfural, carbón bioactivado?, bioabsorbentes, intercabiadores de iones. Cultivos microbianos: alimento humano, ganado, medicina. Hidrólisis: azúcares reductores → Fermentación: enzimas y ácidos carboxílicos. → bioetanol Transesterificación: biodiesel. Combustión/Bioconversión: biohidrógeno. Acidogénesis: ácidos grasos volátiles → Metano. Biogás. Humificación: biofertilizantes. Fermentación simultánea y sacarificación: bioetanol.

MÉTODOS GENERALES

Residuos de lignocelulosa son madera, grano, desechos sólidos municipales, papel, etc. que mediante molido o picado mecánico pueden ser materia prima para obtener productos de valor agregado (renovables, reciclables, biodegradables). La idea es que mediante procesos costo-efectivos se produzca energía eficiente y ecoamigable.

Pretratamientos para la materia prima con residuos de lignocelulosa Físicos: microondas, pirólisis, irradiación gamma. Físico-químicos: explosión de vapor, explosión de amoniaco (ALEX), agua caliente (LHW) Químicos: agentes oxidantes, alcalinos, ácidos orgánicos e inorgánicos concentrados o diluidos, procesos con organosolventes. Biológicos. Hongos perfectos e imperfectos, bacterias aerobias y anaerobias, enzimas oxidativas e hidrolíticas, microorganismos modificados,

procesos con bio-organosolventes.Más allá del impacto ambiental las industrias toman en cuenta los costos derivados para decidir qué tratamiento utilizar.

Procesos de obtención Hidrólisis ácida: desde 1819 mediante el uso de ácidos sulfúrico, clorhídrico, nítrico, fórmico, con el inconveniente de inhibición de crecimeinto en

condiciones ácidas. Ácidos concentrados: usan bajas temperaturas y es necesario neutralizar el medio previo a la fermentación para evitar inhibidores. Ácidos diluidos: implican bajos costos de operación, uso de altas temperaturas (240°C) y dan una producción final de 1% (p/v)

Proceso en dos etapas1. Primera etapa: hidrólisis de hemicelulosa (170-190°C).2. Segunda etapa: hidrólisisde la celulosa (200-230°C)Deventajas: producción de sustancias que degradan azúcares, disminución del rendimiento y efecto negativo en la fermentación.

Proceso CASH Uso de dióxido de azufre y ácido clorhídrico diluido.

Hidrólisis enzimáticaCelulasas Endo-β-glucanasas (20%)

o β(1→4) gucanglucanohidrolasa ataca al azar, DMC, celulosa amorfa. Exo- β-glucanasas

o Celobiohidrolasa (CBH 50-80%). Extremos no reductores → Celobiosa, celulosa cristalina, celodextran.o Glucohidrolasa (GGH). Extremos no reductores → Glucosa

β-Glucosidasa. Evita inhibición de la celobiosa en las endo y exoglucanasas.

Pretratamiento Reducción de la cristalinidad de la celulosa. Disociación del complejo lignina-celulosa. Incremento del área superficial mediante fraccionamiento o molienda.

FÍSICOa) Trituración mecánica: molinos de bolas, martillo, cuchillas, rodillos.b) Radiación de alta energía: ataca enlaces β-glicosídicos, celulosa y lignina.

FÍSICO-QUÍMICOSa) Explosión por vapor 190-230°C Vapor directo

Alteraciones físicas: degradación y ruptura. Química: depolimerización, ruptura de enlaces. Tiempo de residencia, tamaño de partícula, humedad. Destrucción de xilanos, incompleta ruptura de complejo celulosa-lignina y generación de compuestos tóxicos.

b) Explosión de vapor con amoniaco (ALEX) Impregnación con amoniaco (1-2 kg/kg biomasa seca). 90°C durante 30 minutos. No genera solubilidad de hemicelulosa. Altamente efectivo en materiales con contenido de lignina 15% (rendimientos superiores al 90%)

c) Explosión con CO2

Formación de ácido carbónico. En alfalfa hay rendimiento de 75%. Proceso económico.

TRATAMIENTOS QUÍMICOSa) Agua caliente líquida

200°C Recuperación de la mayoría de xilanos. No genera inhibición.

b) Oxidación húmeda Agua caliente y oxígeno. No genera furfural e hidroximetilfurfural.

c) Tratamiento con ozono Utilizado en paja de trigo, bagazo, pino, algodón, aserrín. Método muy usado por relación consto-beneficio Ataque directo a la lignina, parcialmente a hemicelulosa. No hay generación de productos tóxicos.

d) Hidrólisis con Álcalis NaOH diluido favorece aumento del área superficial interna. Disminución de la cristalinidad. Separación del comlejo lignina-azúcares y rompimiento de la primera. Efectivo en sustratos lignina 18%.

e) Organosolventes Mezcla de solventes orgánicos o acuosos Metanol, etanol, acetona, etilenglicol. Ácidos orgánicos: oxálico, acetilsalicílico, salicílico.

Lo ideal al momento de diseñar un proceso es combinar los pre-tratamientos para tener el mejor rendimiento posible Hay tres tipos de hongos que participan en la degradación de lignina y que empezaron a estudiarse en los 70’s

Hongos de pudrición blanda Hongos de pudrición pardaHongos de pudrición blanca (Phanerochaete chrysosporium, Pleurotus, Coriolus, Phlebia, Penyophora)

Tipos de enzimas principales: lignina peroxidasa, manganeso peroxidasa y lacasa (del árbol de la laca japonés en 1900’s). Tienen un metabolismo mediado por peróxido de hidrógeno

27 de septiembre del 20111. Cultivo de tejidos en plantas tiene distintos objetivos

Vegetales (5): diagnóstico de enfermedades, insecticidas naturales, técnicas de cultivo de tejidos, mapeo genético, técnicas de micro propagaciónAlimentación (5): desarrollo de nuevos alimentos (más funcionales, mejor distribución), enzimología y bioconversión de productos (procesos industriales eficientes), aromatizantes, saborizantes y aditivos alimentarios, nuevos métodos de procesamiento de alimentos, nuevos alimentos por procesos fermentativos.Usos no alimenticios (5): producción de biomasa / fermentación, técnicas de propagación forestal, técnicas de cultivos celulares, técnicas enzimáticas para extraer y procesar productos, expresión y extracción de especialidades químicas y metabolitos de alto valor agregado (antimicrobianos, insecticidas, aditivos de alimentos).*Técnica colorimétrica, extracción por cromatografía. Aditivos, fármacos antimicrobiano, insecticida.

Se pueden usar diversos tejidos de las plantas para la extracción de sustancias en las plantas y también se usan diversos solventes para los compuestos obtenidos.

2. Cultivo de tejidos en plantasConcepto (punto de vista): tecnología sustentable; producción bajo condiciones controladas para obtener un efecto determinado. Ejemplo: cactáceasDesarrollo histórico: comenzó con la teoría celular, concepto darwiniano de regulación hormonal, en 1930s: factor de crecimiento auxinas que favorecen crecimiento; organogénesis a partir de raíces; micro propagaciónImportancia: subsistencia, evolución y economía. Tratar de incrementar producción de alimentos

3. Cultivo de tejidos en plantasÓrganos + tejidos + células + protoplastos producen o conforman las técnicas de cultivo de tejidos

4. Conocimiento, mejora y productividad de cultivos de tejidosImplica la aplicación de conocimientos de las siguientes aéreas:

Biotecnología vegetal Fundamentos Técnicas de cultivo in vitro Biología molecular Ingeniería genética

5. Tipos de cultivo de tejidos en plantasLiquido (tanques): mayor contacto y transferencia, células en suspensión, mayor producción, diferentes condiciones. Desventaja es que el líquido se modifica haciéndose más viscoso, por lo que las propelas gastan más energía al tratar de combatir la resistencia del medio (esfuerzo de corte mayor) porque es lo que más incrementa costos en un fermentador.

Agitado: invertir más en el fermentador, mayor crecimiento por mayor contacto con nutrientes.Estacionario:

Medio semisólido: menos costo, pero menos producción6. Germoplasma

1. Cualquier parte de la planta que puede ser usada para hacer una nueva planta.

2. La variabilidad genética intraespecífica o los materiales genéticos que pueden perpetuar una especie o una población de organismosa. Bancos creados con semillas, tallos u hojas para llevar un record y para mantener el material genético intacto.b. Utiliza hoja, tallo o semilla con el fin de perpetuar la especiec. Con los avances tecnológicos (maíz transgénico) se va perdiendo especies criollas.

7. Métodos de conservaciónDependen de la naturaleza del material vegetal (no se puede aplicar en todos los casos):

Duración de ciclo de vidaModo de reproducción Tamaño de sus individuos

8. Métodos de conservación in situ y ex situIn situ: la planta se mantiene en su hábitat natural; conservación de especies en parques nacionales y reservas ecológicas. Implica espacios amplios, de donde las especies son nativas, pero la alta deforestación y el tráfico y migración ha minado dichas reservas.Ex situ: mantenimiento en banco de semillas; cultivo in vitro; colecciones de plantas. El riesgo es la alta contaminación que se puede dar debido a la riqueza del medio donde crecen baterías y hongos

9. Bancos de semillas Presentan gran variabilidad genética y su conservación es económica y práctica porque ocupan espacios pequeños. Condiciones de humedad de 3.7% para evitar crecimiento de hongos y temperaturas a -18°C. Se pueden meter de forma

directa al nitrógeno líquido y se usan crioprotectores. Hay semillas resistentes a la desecación, pero no todas. Semillas ortodoxas: arroz, trigo, avena, tabaco, tomate, lechuga.

10. Cultivo in vitro Partiendo del hecho de la totipotencialidad de la célula. Desarrollo a partir de explantes. Aplicado a semillas recalcitrantes, que no pueden ser conservadas por desecación. Cambios en el medio de cultivo. Aumentar el máximo periodo de trasferencia de cultivo, es decir, hacer un número mínimo de pases.

11. ¿Qué partes puedo usar en un cultivo? Meristemos Semillas Embriones somáticos Protoplastos Yemas, polen, anteras, callos Embriones cigóticos Hojas, tallos, raíces

12. Factores que juegan papel importante en conservación de cultivos Temperatura Luminosidad Medio de cultivo Inhibidores osmóticos Retardadores del crecimiento Deshidratadores de tejido Modificación de fase gaseosa

13. Crioconservación en 6 pasoso Selección

Obtención de plantas completas Tipo de propagación

o Deshidratación CRUCIAL Cámara a 0°C Aire estéril Presencia de sílica gel, glicerol 5-10%

o Aclimatación Rápida: explante pasa directo al nitrógeno líquido. Lenta: disminución gradual (0.1-3°C / min). Adición de azucares o compuestos como el DMSO.

o Almacenamiento En sistema seco se usan tejidos resistentes endógenamente o tolerantes. En sistema hidratado se necesita protección endógena: crioprotectores.

o Descongelamiento o rehidratación Rápido: a baño maría por 1-2 min, 3-40°C Lento: a temperatura ambiente.

o Tests de viabilidad Comprobación de zonas de tejido muerto. Visual Recultivo Capacidad de regeneración Conductividad

4 de octubre de 2011SANEAMIENTO VEGETAL: MERISTEMOS

1. Plantas libre de patógenosPropagación vegetativa usando semillas-Problemas de contaminación-Tratamientos químicos ineficientes

-Causa pérdidas económicas de cultivos atacados por virus aunque se vea sana porque los frutos están infestados.

Sistemas de saneamiento-Eliminación de microorganismos-Termoterapia-Incubación de especímenes a altas temperaturas (30-40°C)-Alta humedad-Periodos de 20-días a mesesTécnicas de cultivo in vitro-Meristemos-Termoterapia-Uso de microinjerto: Injertar en una más grande libre de patógenos-Formación de tallos adventicios

2. MERISTEMOSGrupo de células indiferenciadas que retienen la capacidad de dividirse durante todo el ciclo de vida de una planta.Micropropagación de especies vegetales.Explante ideal para liberar patógenos in vitro a plantas infectadas por virus, hongos o bacterias.Ampliamente utilizados como explante para criopreservación y conservación de germoplasma.Generalidades: son los responsables del crecimiento permanente de la plantaCélulas meristemáticas-Presentan las características citológicas de las células indiferenciadas -Totipotenciales, continua división (mitosis)-DiferenciaciónPrimarios-Crecimiento longitudinal de la planta-Apicales --Ápice del tallo y cada rama: primordios foliares--Ápice de raíz principal y secundaria da como origen a la cofiaSecundarios-Responsables del crecimiento en espesor de la planta-Las células se dividen en planos periclinales/longitudinalmente-Cámbium vascular: Origina los tejidos conductores secundarios (xilema y floema secundarios).-Cámbium suberoso o felógeno: origina la epidermisFlorales-Derivan de la transformación de los meristemos apicales-Se limitan a la producción de órganos floralesIntercalares-En el curso del desarrollo de la planta, persisten restos de los meristemos apicales intercalados en los tejidos maduros.-Determinan el crecimiento del largo de tallos y raíces.DiagramaZona de división celularZona de elongaciónZona de diferenciaciónTejidos permanentesMeristemo, meristemo axilar, primordio hojas, epidermis, haz vascular, córtex, médulaHerramienta para saneamiento de plantas infectadas-Domo meristemático no vascularizado para tener un número mínimo de patógenos, sobretodo virus.-El número de partículas virales es menor.-La velocidad de división celular es mayor que la velocidad de replicación de virus.-Identificación y caracterización de los patógenos.

--Métodos inmunológicos: relativamente costoso.--Injerto sobre especies marcadoras.--Microscopía electrónica es el método más caro.

Aspectos técnicos del cultivo de meristemos1. Equipo

-Elementos generales para cultivo in vitro-Lupa estereoscópica-Instrumental de disección

2. Etapas del cultivo-Elección del explante

--Meristemo y 2-3 pares primordios--0.5 mm

-Esterilización-Disección-Transferencia al cultivo-Regeneración de yemas, subcultivo-Propagación

-RusticaciónAlcances

-Propagación vegetativa rápida y a gran escala.-Uniformidad seleccionada de material clonado.-Multiplicación de plantas recalcitrantes a las técnicas convencionales.-Reducción del tiempo de multiplicación y espacio requerido.-Mayor control sobre la sanidad: frutales y ornamentales.-Conservación de germoplasma.-Intercambio internacional de material genético.

MicroinjertosDesarrollada en España para la obtención de plantas de cítricos libres de virus.Injertación de un ápice meristemático sobre una plántula de un patrón (condiciones asépticas).

-Preparación de patrón--Pelado de semillas. Los embriones se siembran en medio de cultivo. Se corta el epicótilo nacimiento de primeras hojas. ---Incisión longitudinal (apertura en corteza).

--Preparación de la púa: brotes terminales tiernos o varetas con yemas. Brota en laboratorio se toma 1/10 mm. Coloca patrón.--Cultivo in vitro de la planta.--Injerto sobre un plantín de vivero. Se hace un corte en T sobre el patrón y bisel en la planta microinjertada.

Dibujo: Plántula especialmente acondicionada -> Ubicación del ápice en la plántula -> 2-4 semanas

Cultivo de anteras-Polen inmaduro en medios adecuados para la formación de embriones o callos.-Descubierto en 1964 por Guha y Maheshwr.-Arroz, tomate, tabaco, cebada, geranioVentajas:

-Técnica relativamente simple.-Fácil inducción de división celular.-Obtención de un número grande de haploides de forma rápida.

Desventajas-En algunas especies las plantas obtenidas no son haploides.-En cereales se obtienen pocas plantas normales (con clorofila) la mayoría de la plantas son albinas o quimeras (albina-normal).-Tediosa la remoción de anteras sin ocasionarle daño a las mismas.

Dibujo: anthers cultures nutrient medium + haploid plantlet + ambryoid + callus + haplid plant

Cultivo de protoplastos-Cultivo de células vegetales que han sido aisladas y desprovistas de pared celular.-Es la parte viva de una célula vegetal (citoplasma y núcleo).-Cultivadas en medio nutritivo pueden ser inducidas a reformar la pared celular y dividirse.

AislamientoMedios mecánicos

-Cortando-Rompiendo pared celular

Digestión de la pared celular vía enzimática-Pectinasas-Celulasas-Hemicelulasas-Mezcla de ellas

Combinación

Usos-Estudios fisiológicos, bioquímicos y morfogénicos-Transformación genética por hibridación o fusión somática-Introducción, absorción de proteínas, DNA y otras macromoléculas.-Estudio de la etiología en virus, su absorción, procesos inefectivos, replicación, inespecificidad y modo de actuación de hongos y bacterias patógenas.Evaluación de toxinasObtención y selección de clones resistentes a diversos patógenos y productos fitosanitarios para la mejora genética.

11 de octubre de 2011MARCADORES

Marcadores genéticos Morfológicos

Factores ambientales: Temperatura, humedad y sueloNivel de la planta: SanidadEstadío adulto

MolecularesFenotípicamente neutrosMayor segregación polimorfismoPrimeros estadíosCualquier tipo de materialÉpoca del añoLibre de efectos epistáticos

Marcadores moleculares Detectar cualquier diferencia fenotípica controlada genéticamente. Cualquier molécula orgánica propia de un organismo o proceso. Cualquier molécula de proteína, RNA o DNA, para monitorear o calibrar la separación utilizando PAGE o cromatografía. DNA. Cualquier fragmento que se encuentre muy cerca del gen o de la secuencia de interés y no afecte al carácter del estudio.

Marcador genético Región cromosomal o alelo que permite rastrear una región específica del DNA. Una pieza específica de DNA con posición conocida en el genoma. Gen cuya expresión perite un efecto genotípico. Fácilmente detectado (gen que ocasiona resistencia a algún antibiótico).

Clases Aquellos basados en rasgos visualmente asentables o reconocibles. Aquellos basados en un producto (marcadores bioquímicos). Aquellos detectados mediante una prueba de DNA (marcadores moleculares).

Marcador genético Gen cuya expresión permite un efecto fenotípico. Es visual y fácilmente detectable.

Anteriormente se utilizaban los métodos de mejora convencional, por medio de los cuáles se seleccionaban las mejores plantas; después, con las técnicas de ingeniería genética se pudieron hacer plantas transgénicas mediante la inserción de genes exógenos,

Isoenzimas (bioquímicos)Variantes (sustrato común).Polímeros de subunidades producidas por diferentes alelos en el mismo locus.Diferentes individuos pueden tener diferentes formas moleculares de la misma proteína.

Análisis Extracción Separación por electroforesis. Tinción con colorantes específicos. Limitantes: Escaso número de colorantes enzimáticos. Improbabilidad de contar con suficientes marcadores para cubrir todo el genoma.

Aplicación Mejoramiento en poblaciones rurales. Plantaciones de árboles. Estudios a gran escala de estructura poblacional. Relación con la resistencia a plagas y enfermedades. Análisis

Marcadores moleculares Modo de transmisión

o Herencia nuclear biparentalo Herencia nuclear maternao Herencia materna orgánuloo Herencia paterna orgánulo

Modo de acción del geno Marcadores dominanteso Marcadores co-dominantes

Método de análisiso Hibridacióno Basado en PCR

Marcadores de DNA Basados en PCRo RFLPo Número variable de repeticiones en tándem

Iniciadores arbitrarios o semiarbitrarioso Iniciadores de PCR múltiples arbitrarios RAPD RAMPO (Polimorfismo microsatélite aleatorio amplificado)

PCR con sitio objetivo específicoo SSI. Inserción sitio seleccionadoo ISSR. Microsatélites o secuencias sitio repetidas

RFLP Más utilizado como marcador molecular. 1975. Secuencia polimórficas de serotipos de adenovirus. 1980. Genoma humano. 1985-86. Genoma de plantas.

Fundamento. Enzimas de restricción que revelan diferencias entre el patrón de fragmentos de DNA en organismos individuales.Diferencias detectadas

Mutación puntual Inserción- deleción

Translocación Inversión

Duplicación

Ventajas Altamente reproducible. Herencia codominante. Buena transferencia de información entre laboratorios. Provee de marcadores específicos que permiten conservar el orden de genes entre organismo seleccionados.

Limitantes Requiere de alta cantidad y calidad de DNA. Depende del desarrollo de librerías y sondas por especie. La técnica no es amigable para la automatización. El nivel de polimorfismo es bajo y pocos locus son detectados por el ensayo. Consumo de tiempo laborioso y caro. Requiere de sondas marcadas radiactivamente.

PCRFundamento

Replicación enzimática. Amplificación de pequeñas cantidades de DNA sin el uso de organismos vivos.

Ventajas Pequeñas cantidades de DNA requerido. Eliminación de radioisótopos. Amplificación DNA tejidos conservados. Accesibilidad en equipo facilidad y costo. Alto polimorfismo. Evaluación de múltiples genes de forma simultánea.

Marcadores RADPs ISSR AFLPs SCARs (regiones amplificadas de secuencias caracterizadas) SAMPLs (amplificación selectiva de los loci polimórficos) RAF (amplificación azarosa de los fragmentos de DNA) DAMD (amplificación directa con DNA microsatélites)

Amplificación azarosa de DNA polimórfico (RAPD) Solo iniciador. Secuencia arbitraria. Amplificación de secuencias al azar de un patrón complejo de DNA. Resultado de cualquier cambio en secuencia o sitio de unión del iniciador. Producto de cambios que alteren el tamaño o impidan la amplificación del molde de DNA. Número inmensa de marcadores. No requieren sondas específicas para cada especie. Cantidad de DNA necesario para su análisis en menor. Eficiencia. Número de ciclos por amplificación. Cantidad de DNA inicial. Longitud de DNA iniciador. Temperatura.Microsatélites o secuencia simples repetidas

Regiones secuencia pequeñas, repetidas arregladas en serie Distribución azarosa por el DNA Altamente variable: hongos plantas animales La repetición no codifica para formar proteína alguna. Pueden recombinarse y expandirse más frecuentemente Útiles para mediar el polimorfismo entre especies o variedades relacionadas Loci altamente mutables

Desventajas: Sistema laborioso (identificación de genes y secuenciación de regiones genómicas concretas).

Polimorfismo en la longitud de fragmentos amplificados Marcadores de alta eficiencia. Análisis de loci por experimento. Dominante y altamente reproducible. Combina la digestión por enzimas de restricción con PCR. Simultáneo sondeo de regiones con DNA representativo distribuido aleatoriamente.

Ventajas: Puede ser utilizado DNA parcialmente degradado, altamente seguro y reproducible, no requiere información de la secuencia de DNA del organismo bajo estudio.Desventaja: Uso de geles de poliacrilamida con nitrato de plata (+ costo) radiactividad.

Principales características de los marcadoresCaracterística ISOENZIMAS RFLP RAPD AFLP ISSR

Nivel de polimorfismoque detecta

Bajo Medio Medio Medio Alto

DominanciaUsualmente

codominanteCodominante Dominante Codominante/dominante Codominante

Numero deloci

Multiloci Multiloci Multiloci Multiloci Multiloci

Abundanciaen el genoma

Baja Media Muy alta Alta Media

SELECCIÓN Disponibilidad del sistema marcador. Simplicidad y disponibilidad del tiempo. Nivel anticipado de polimorfismo en la población. Cantidad y calidad del DNA disponible. Transferencia entre laboratorios, población, pedigrí, especie. Tamaño y o estructura de la población. Disponibilidad adecuada de equipo y habilidad. Costo y financiamiento. Herencia del marcador (dominante, codominante).

Mejoramiento vegetalFenotipo Genotipo Ambiente

o Sueloo Nutrienteso Temperaturao Humedado Competidoreso Enfermedades

Mejoramiento convencionalo Cruzamientoo Selección intra e interespecíficao Utilizado desde la antigüedad

Mutaciones inducidas y seleccióno Ciclotrones (aceleradores lineales)o Bombardeo de los vegetalesoMutaciones genéticas al azaro Selección de aquellos con características inducidas

Biotecnología modernao Basada en ingeniería genéticao Modificación de uno o más geneso Plantas transgénicas

DIAGNÓSTICO VEGETAL

Alteración del agrosistemao Evolución de las plantaso Organismos asociados

Técnicas de monocultivo Mejoramiento genético de las plantas Uso intensivo de plaguicidas

Diagnóstico oportuno Detección del agente causal Generación de medidas de control efectivo Optimización de recursos Reducción de los efectos negativos del medio ambiente Generación de información de la interacción patógeno-hospedero

TIPOS DE DIAGNÓSTICO Presuntivoo Examen del campo y alrededores.o Identificación de la especie o variedad enferma.o Patrones de anormalidad, distribución geográfica de la enfermedad en el campo y comparación de plantas.o Examen de las plantas individuales, posición de síntomas y signos.o Prácticas agrícolas del cultivo: fertilización, riesgo y control químico.

Confirmacióno Macroscópico Observación de síntomas. Requiere experiencia y conocimiento de las variables que inciden en la enfermedad, tipo de cultivo, suelo, clima y patógeno.

oMicroscópico Observación de estructuras del microorganismo fitopatógeno.

Técnicas clásicas para el diagnóstico Medios selectivos. Determinación cuantitativa de la población. Basados en las posibilidades de las bacterias para el uso de sustratos específicos. Presencia o ausencia de crecimiento y color.

Microscopía óptica y electrónicaLimitada a la observación directa de las estructuras de patógenoTécnicas serológicas Aglutinación Reacción Ag y Ac (formación de gránulos) Menos específica Dependen de pH, Temperatura y tiempo

Precipitación Geles o líquidos Ag-Ac (precipitación)

Método de látex (aglutinación)Inmunofluorescencia. Conjugación de Ac específicos con moléculas teñidas para productosInmunoenzimática. ELISA. Interacción específica Ag (patógeno) y Ac (proteínas inmunoglobulinas producidas por el conejo)

Técnicas avanzadas para el diagnóstico PCRo Detección de patógenos en semillas, cultivo de tejidos, detección de toxinas.o Relaciones filogenéticas (análisis de biología de las poblaciones)

RFLPo Costosa y laboriosaoUso de radioisótopos

RAPD